Mange skadelige stoffer i spildevand modstår stædigt nedbrydning af biologiske spildevandsrensningsanlæg. Fraunhofer-forskere har udviklet et fotokemisk reaktionssystem, hvor vand kan behandles pålideligt ved høje strømningshastigheder af UV-lys uden at skulle tilføje kemiske katalysatorer. De præsenterer en indledende industriel prototype i år' s IFAT i München, 5.-9. Maj.
Der er adskillige ting i vores spildevand, der ikke bør finde vej i miljøet - alligevel fjerner rensningsanlæg kun en del af disse forurenende stoffer. Især har bakterier, der almindeligvis anvendes i det biologiske behandlingstrin, ingen virkning på persistente stoffer, som inkluderer meget stabile carbonhydridforbindelser. Resultatet: rester af rengøringsmidler og pesticider såvel som farmakologiske stoffer når miljøvand. Belastningen fra disse slags skadelige stoffer i Nordsøen er f.eks. Allerede klart målbar i dag.
Forskere fra Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering og Biotechnology IGB i Stuttgart har sammen med internationale industrielle partnere nu udviklet et nyt kemisk reaktionssystem, der nedbryder denne slags elastiske og skadelige molekyler grundigt og effektivt - uden at skulle tilføje kemikalier som hydrogenperoxid, for eksempel. I stedet for anvender forskerne i det væsentlige" selvhelbredende" vandets kraft understøttet af fotolyse (aka fotokemisk dissociation). Princippet om fotolyse er baseret på opdeling af vandmolekyler ved hjælp af fotoner. Jo kortere lysbølgelængden er, jo højere er fotoner' energi. Forskere bruger derfor lyskilder i dette system, der udelukkende udsender UV-lys i området 172 nanometer - dvs. ekstremt energiske fotoner. Så snart disse fotoner kommer ind i vand, deler de H2O-molekylerne og danner meget reaktive hydroxylradialer som et resultat." Disse hydroxylforbindelser har f.eks. Et endnu højere reaktionspotentiale end atomært oxygen. De er derfor i stand til at nedbryde selv meget stabile carbonhydridforbindelser indeholdt i skadelige rester," forklarer Siegfried Egner, leder af afdelingen for fysisk processteknologi i IGB.
Styring af vandets bevægelse
Der er dog en fangst: denne proces finder kun sted i umiddelbar nærhed af UV-emitteren - et rektangulært, fladt glaselement, der er placeret i reaktorbeholderen. Når der tilføres energi til elementet, danner hydroxylradikalerne et tyndt reaktivt grænselag, der kun er omkring 50 mikrometer dybt omkring glassets ydre overflade. For at være sikker på, at ingen skadelige partikler undslipper ubehandlet, skal vandet styres og verificeres gennem dette grænselag - en virkelig vanskelig opgave. På den ene side skal du sørge for, at hele indholdet af reaktorbeholderen behandles. På den anden side vil forskerne gerne være så sikre som muligt på, at hver eneste dannede hydroxylradikal også bruges til en kemisk reaktion. Dette skyldes, at de ekstremt reaktive hydroxylradikaler er ekstremt kortvarige. Hvis ingen" frisk" molekyler viser sig at reagere med i løbet af dette tidsinterval, bliver hydroxylradikalernes energi ubrugt. Eksperterne i Stuttgart har haft succes med at kontrollere vandets bevægelse så nøjagtigt, at alt reaktorbeholderindholdet behandles pålideligt og meget effektivt.
Den første industrielle prototype, der har et gennemløb på 2,5 kubikmeter i timen, vises af forskerne og deres industripartnere på messen." En vis variation er normal, da behandlingshastigheden naturligvis også afhænger af graden af forurening," forklarer Egner. For at være sikker på, at vandet kun udledes, hvis dets kvalitet er upåklagelig, er enheden udstyret med en ekstra sikkerhedsmekanisme. Et sensorsystem er placeret lige ved afgangsporten, der overvåger vandet for skadelige stoffer. Vandet udledes kun, når urenheder falder under den maksimalt tilladte værdi. Hele enheden er fuldautomatisk og programmerbar - for eksempel kan den tændes og slukkes afhængigt af de tilbudte elektriske hastigheder.
Historikilde:
Materialerleveret afFraunhofer-GesellschaftBemærk: Indholdet kan redigeres efter stil og længde.
